hidraulica basica

I HIDROSTÁTICA
1.1 Propiedades de los Líquidos
Peso específico y densidad
La densidad de un fluido o densidad absoluta se define como su masa ( M) por unidad de
volumen (Vol) y se representa como (ρ).
ρ = M/Vol
(2)
La densidad de un fluido varía con la temperatura y la presión. Para agua a la presión
estándar de 760 mm de mercurio y con temperatura de 4 0C, el valor de (ρ) es:
ρ = 1.94Slug/ft 3 = 101.937 kg/m 3
Y la densidad del aire en las mismas condiciones es:
ρ = 0.0025085 Slug/ft 3
La densidad relativa de un fluido es la relación entre masa específica de ese fluido y la
masa específica de otro fluido tomado como base. En el caso de los fluidos líquidos se toma
como base el agua y los resultados son números sin dimensión.
Peso específico es el peso (P) de la unidad devolumen (Vol) de ese fluido y se representa
por (γ). Cambia su valor de acuerdo a la temperatura y lugar.
γ = P/Vol
(3)
0
Para agua a la presión estándar de 760 mm de mercurio y a la temperatura de 4 C:
γ = 1000 kg/m 3 = 62.49 Lb/ft 3 = 9,806 N/m 3
Y el mercurio en las mismas condiciones:
γ = 13,600 kg/m 3 = 849.93 Lb/ft 3 = 133,361.6 N/m 3
El peso específico del agua de mar estácomprendida entre 1020 y 1030 kg/m 3 = 64.36
Lb/ft3 = 10786.6 N/m 3 .
Buscando una relación entre el peso específico y la densidad, se tiene:
;
;
Si

(

)

Finalmente las relaciones entre densidad y peso específico son:
(4)
Calculando el peso específico de un líquido cualquiera, conocida su densidad relativa:
⁄

(5)

⁄

(6)
Y a la inversa, conocido el peso específico de un líquido,determinar su densidad:

Autor: JGMN

7

UABC

HIDRÁULICA BÁSICA Y TUBERÍAS

(7)
(8)

Movilidad y Viscosidad
Cuando un líquido fluye se verifica un movimiento relativo entre sus partículas, resultando
una fricción o rozamiento entre las mismas que se opone al movimiento. Esta fricción
interna que se resiste a la deformación del fluido se llama viscosidad.
Algunos fluidos presentanesta propiedad con mayor intensidad que otros; por ejemplo los
aceites fluyen más lento que el agua o el alcohol.
Al considerar los esfuerzos internos que se oponen a la velocidad de deformación, se puede
partir del caso más simple, representado en la figura 2:
Placa móvil

F
b

b´

c

V

c´

A

dv

v+dv
dt
v

t

d

a
Placa fija

Figura 2.- Deformación y velocidadde desplazamiento de un fluido líquido.
Describiendo la figura, observamos una placa inferior fija y una placa superior móvil a la
cual se le aplica una fuerza F, que actuando sobre la superficie del fluido a través del área
de contacto A entre la placa superior y el fluido, nos da un esfuerzo cortante F/A.
(9)
Mediante experimentos con varias clases de fluidos y materiales de frontera, se hadeterminado que el fluido en un contacto inmediato con una frontera sólida, tiene la misma
velocidad que la frontera, es decir sin deslizamiento entre ellos. Con base a lo anterior
observamos del gráfico, que el fluido en el área a-b-c-d al trasladarse a la nueva posición ab’-c’-d, nos da por resultado una variación uniforme en la velocidad v, siendo esta desde un
valor cero en la placa fija,hasta un valor V en la placa superior.
Analizando dos láminas paralelas del fluido una de velocidad v y otra de velocidad v + dv,
observamos que aparece un esfuerzo cortante τ debido al rozamiento entre las dos capas y
por lo mismo una diferencia de velocidad; además el gradiente de velocidad es dv/dt y se
mantiene constante e igual a V/t a partir de triángulos semejantes.
(10)

Autor: JGMN8

UABC

HIDRÁULICA BÁSICA Y TUBERÍAS

Por experimentación se ha observado que el esfuerzo cortante en el fluido es proporcional a
la rapidez del cambio de velocidad, es decir:
(11)
Si en la expresión (11) se introduce una constante de proporcionalidad llamada μ se tiene:
(12)
Dónde: (μ) es una magnitud que depende del tipo de fluido, temperatura y presión. A esta
magnitud se le...